用于控制三相异步电动机的软启动器制造技术

本发明专利技术涉及用于启动和停止具有三相(L1，L2，L3)的异步电动机(1)的软启动器(2)，包括：两对(3A，3C)半导体器件，这种类型的半导体器件在流过的电流的过零处关断，其中每个所述两对半导体器件被反并联地连接，第一对半导体器件适于控制电动机的一相的电压，和第二对半导体器件适于控制电动机的另一相的电压；与所述两对(3A，3C)半导体器件相关联的直流减小单元(16)，用于减小在电动机的启动期间在所述三相异步电动机的负荷电流中的直流分量；第一电压测量单元(8A，8C)，用于测量在所述两对半导体器件上的电压，以及第一过零检测单元(14)，被配置成检测在所述两对(3A，3C)半导体器件上的测量的电压的过零，并将过零信号(X1，X3)提供到直流减小单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制具有三相的异步电动机的启动和停止操作的软启动器。软启动器控制电动机的三相中的两相。
技术介绍
长期以来一 直使用包括半导体器件的、用于三相异步电动机的软启动器，其通过调节在流过其中的电流的过零处关断的这种半导体器件的点火角，而控制在一相、二相或三相上到电动机的电压，其中在每相上，两个半导体器件互相反并联地连接。通过控制各个相上的电压，达到在启动和停止操作期间转矩和被提供给电动机的电流的减小。半导体器件的点火角被用来控制提供给电动机的能量总量。这些的软启动器的每个软启动器通常配备有三个这样的半导体器件对，诸如晶闸管。然而，半导体器件已经成为这样的软启动器的成本决定因素，所以，仅仅使用具有两对用于三相的、这样的半导体器件的软启动器用于控制到三相电动机的电压。这意味着，剰余的第三相是不能进行开关的导体。本专利技术涉及这类软启动器。希望具有上述类型的软启动器能够以想要的转矩斜率启动和停止电动机，以使得电源中的电涌动和/或在电动机中的过热最小化，和减小机械冲击或震动，否则会在启动/停止条件下发生这种机械冲击或震动，造成对于由电动机驱动的泵、风扇等等的磨损和损坏。这样的损坏可能导致更高的维护成本，而且也缩短管道系统的寿命。然而，当控制限于仅仅两相时，在启动与停止操作期间在电动机电流中出现例如以直流分量形式的不想要的影响。在启动或关断操作期间，希望平滑的和逐渐增加或减小的转矩，但在启动或关断期间出现的这个直流分量有时生成制动或振荡转矩。这会扰动和损坏控制系统、电动机、和电动机驱动的负荷。而且，在具有导体形式的第三相上执行测量是很花费的，因为仅仅为了进行測量，必须构建额外的测量单元和连接点。公布号为WO 2008/033088的专利申请描述了在具有三相，三相中的仅两相由两对半导体器件控制的电动机启动和停止期间用于减小这样的直流分量的方法和软启动器，其中半导体器件的点火角调节为流经半导体器件的电流过零处。然而，这个专利技术在触发半导体器件的时序上可能仍旧具有某些误差，这样，直流分量不能有效地减小。公布号为WO 2008/046885的专利申请描述了控制方法和电动机启动器装置，其中电动机具有三相，这三相的姆ー相由一对半导体器件控制，以及电动机转矩基于电动机转矩与參考转矩值之间的计算的差值的转矩误差信号被控制，这样，在停止或启动时间间隔期间电动机转矩显示出相对于时间的改变的速率。然而，这个专利技术涉及包括三对半导体器件的软启动器，姆ー对控制电动机的三相中的姆ー相。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于平滑地启动和停止具有三相的异步电动机的软启动器，其中只有两相被两对半导体器件控制。这个目的是通过根据本专利技术限定的软启动器达到的，其特征在于，软启动器还包括第二电压测量单元，用于测量在第一和第二相中或在第一与第二相之间的输入电压；第ニ过零检测单元，被配置成检测在第一与第二相之间的输入电压的过零，并且将过零信号提供给直流减小单元；以及直流减小单元被配置成计算在第一与第二相之间的测量/计算的输入电压的过零与两对半导体器件上的电压的过零之间的相延时；根据最新的两个相延时或ニ的倍数个最新的相延时计算平均相延时；以及根据在电动机的启动和停止期间在第一和第二相之间测量/计算的输入电压的过零和所计算的平均相延时，调节半导体器件的点火角。在第一和第二相线之间的相-相电压，即输入电压，被用作为參考值，用于对两对半导体器件的触发定吋。在第一和第二相线之间的输入电压可以被直接測量，或可以根据 在第一和第二相上测量的电压而进行计算。第二过零检测单元被设置成检测在第一和第二相之间的输入电压的过零，以及第一过零检测单元被设置成检测在两对半导体器件上电压的过零。检测的过零作为数字信号被提供给直流减小单元。这些信号被用作为用于半导体器件点火的參考值，并且计算相延时，计算在正或负的半个周期内从第一和第二相之间的输入电压的过零到在两对半导体器件上的电压的过零。为了调节半导体器件的触发时间，在第一和第二相之间的输入电压的更稳定的过零被用作为用于半导体器件的点火的參考点。因为相延时是在正或负半周期的半个周期内计算的，最新的两个相延时或ニ的倍数个最新的相延时的平均值被计算，以便均等在正半周期与负半周期之间的时间差值，这消除定时误差，即，在半导体器件点火期间在正的与负的半周期内的相延时之间的时间差。因此，与在公布号WO 2008/033088的现有技术中描述的、其中使用在半导体器件上的电压的过零-即，实际电流的过零-作为參考点的方法相比较，可以更有效地减小在启动与停止操作期间出现的直流分量。由于本专利技术能够调节半导体器件的触发时间，并且半导体器件的点火角被等效地调节，本专利技术导致在电动机启动与停止期间直流分量的有效的和可靠的减小，这使得有可能分别以想要的启动和停止斜率平滑地启动和停止三相异步电动机。根据本专利技术的实施例，软启动器也适配于平滑地启动和停止所述电动机，所述软启动器包括电流测量単元，用于测量在至少两相中的电流；电压估计单元，被配置成根据由第二电压测量单元测量的测量电压估计在第三相与另外的一个相之间的输入电压；功率计算单元，被配置成根据至少一个估计的输入电压和测量的电流，计算提供给电动机的瞬时功率；以及转矩控制単元，包括转矩计算单元，配置为基于计算的瞬时功率计算所述电动机的电磁转矩，以及扭矩控制単元适于根据所计算的电磁转矩和对于电磁转矩的參考转矩值，控制在电动机启动和停止期间的电动机转矩。为了能够计算电动机的电磁转矩，首先需要计算被提供给电动机的瞬时功率。由于本专利技术有可能估计在第三相与第一或第二相之一之间的输入电压，被提供给电动机的瞬时功率可以根据估计的输入电压和測量/估计的电流而进行计算。在尽可能少的相线上进行电流和电压的測量，在经济上是有利的。然而，这需要估计没有被测量的那些相的电流和电压，以便计算被提供给电动机的瞬时功率，并由此进ー步计算电动机的电磁转矩。取决于第二电压测量单元的类型，所测量的电压可以是在第一和第二相之间的输入电压，或是在第一和第二相上测量的电压。在后者的情形下，在第一和第二相之间的输入电压是根据所测量的电压-它 可以是相-地电压-进行计算的。在第三相与第一和第二相之一之间的输入电压是根据测量的或计算的输入电压进行估计的，使得功率计算单元能够计算瞬时功率。优选地，输入电压的测量被设置在由一对半导体器件所控制的相线上，其中測量设备通常已被设置为用于控制半导体器件的目的。这意味着，单组测量仪器可被用于几种用途，这在经济上是有利的。使用在相之间的输入电压的好处是使得估计和计算更精确。用于主电路和控制电路的阻抗隔离的地电平，例如，可能干扰相-地測量，而相之间的输入电压可以使得这样的扰动最小化。在第三相与其他相之一之间的输入电压的估计是基于从第二电压测量単元接收的、现在的和历史的测量的电压。根据本专利技术的实施例，电流测量単元被配置成測量在第一和第二相中的电流，以及功率计算单元被配置成根据在第一和第二相的测量的电流、和在第一和第三相之间与在第二和第三相之间的估计的输入电压计算瞬时功率。这可以通过熟知的方法，例如ニ瓦特计法(two-watt meter method),而完成。根据本专利技术的另ー个实施例，软启动器还包括电流估计单元，被配置成根据其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于启动和停止具有三相(L1,L2,L3)的异步电动机(I)的软启动器(2)，包括 两对(3A，3C)半导体器件，这种类型的半导体器件在流过的电流的过零处关断，其中每个所述两对半导体器件被反并联地连接，以及第一对半导体器件适于控制电动机的一相的电压，和第二对半导体器件适于控制电动机的另ー相的电压， 直流减小单元(16)，与所述两对(3A，3C)半导体器件相关联，用于减小在启动电动机期间在三相异步电动机的负荷电流中的直流分量， 第一电压测量単元(8A，SC)，用于测量在所述两对(3A，3C)半导体器件上的电压，以及 第一过零检测单元(14)，被配置成检测在所述两对(3A，3C)半导体器件上的测量的电压的过零，并将过零信号(XI，X3)提供到直流减小单元，以及其特征在于，软启动器还包括 第二电压测量单元(7)，用于测量在第一和第二相上或在第一和第二相之间的输入电压， 第二过零检测单元(12)，被配置成检测在第一和第二相之间的输入电压的过零，并将过零信号(XI’，X3’ )提供到直流减小单元，以及 直流减小单元(16)，被配置成计算在第一与第二相之间的测量/计算的输入电压的过零与所述两对(3A，3C)半导体器件上的电压的过零之间的相延时，根据最新的两个相延时或ニ的倍数个最新的相延时，计算平均相延时，以及根据在电动机启动和停止期间在第一和第二相之间测量/计算的输入电压的过零和计算的平均相延时，调节半导体器件的点火角。2.根据权利要求I的软启动器，其中第二过零检测单元还被配置成根据在第一和第二相上的测量的电压，计算在第一和第二相之间的输入电压。3.根据权利要求I的软启动器，其中软启动器还适于平滑地启动和停止所述电动机，并且软启动器包括 电流测量単元，用于测量在至少两个相中的电流， 电压估计单元，被配置成根据由第二电压测量单元测量的至少ー个测量的输入电压，估计在第三相与其他的相之一之间的输入电压， 功率计算单元，被配置成根据至少一个估计的输入电压和测量的电流，计算被提供给电动机的瞬时功率，以及 转矩控制单元，包括转矩计算单元，被配置成根据所计算的瞬时功率，计算所述电动机的电磁转矩，以及转矩控制単元适于根据所计算的电磁转矩和对于电磁转矩的參考转矩值，控制在电动机启动和停止期间的电动机转矩。4.根据权利要求I的软启动器，其中电流测量単元被配置成測量在第一和第二相中的电流，以及功率计算单元被配置成根据第一和第二相的测量的电流以及在第一和第三相之间和在第二和第三相之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·埃克，H·伦登曼，J·克里斯腾森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：